KR102512645B1 - High Speed DC Circuit Breaker - Google Patents
High Speed DC Circuit Breaker Download PDFInfo
- Publication number
- KR102512645B1 KR102512645B1 KR1020200150334A KR20200150334A KR102512645B1 KR 102512645 B1 KR102512645 B1 KR 102512645B1 KR 1020200150334 A KR1020200150334 A KR 1020200150334A KR 20200150334 A KR20200150334 A KR 20200150334A KR 102512645 B1 KR102512645 B1 KR 102512645B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- main switch
- current
- circuit breaker
- line
- fault
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/02—Details
- H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle
- H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle for interrupting DC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/02—Details
- H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 고속 작동이 가능한 DC 차단기에 관한 것으로서, 송신단과 수신단을 연결하는 선로에 직렬로 설치되는 메인스위치; 및 상기 메인스위치와 직렬 또는 병렬로 설치되는 고장 검출 수단;을 포함하되, 상기 고장 검출 수단은 상기 선로에 걸린 전류 강하 또는 전압 증가하는 시점을 포착하고, 메인스위치에 신호를 보내 상기 선로를 차단하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a DC circuit breaker capable of high-speed operation, comprising: a main switch installed in series on a line connecting a transmitting end and a receiving end; and a failure detecting means installed in series or parallel with the main switch, wherein the failure detection means detects a time point when the current drops or voltage increases on the line and sends a signal to the main switch to cut off the line. characterized by
Description
본 발명은 고속으로 동작할 수 있는 고속 DC 차단기에 관한 것으로서, 더 자세하게는 전류 또는 전압의 강하를 검출하여 메인 스위치를 작동시킴으로써 차단 효율성 및 신뢰성을 향상시킨 고속 DC 차단기에 관한 것이다. The present invention relates to a high-speed DC circuit breaker capable of operating at high speed, and more particularly, to a high-speed DC circuit breaker with improved blocking efficiency and reliability by operating a main switch by detecting a drop in current or voltage.
HVDC(High Voltage Direct Current transmission system) 기술의 발빠른 성장과 함께 DC 차단기의 기술 또한 빠르게 발전하고 있다. 이중 고전압, 전력을 안전하게 관리할 수 있는 전류 영점방식(zero-crossing)의 DC 차단기가 주목 받고 있다.Along with the rapid growth of high voltage direct current transmission system (HVDC) technology, the technology of DC circuit breakers is also rapidly developing. Among them, a zero-crossing DC circuit breaker that can safely manage high voltage and power is attracting attention.
종래의 전류영점 차단방식의 DC 차단기는 속도가 비교적 느리고 차단 효율이 높지 않아 다양한 방법이 시도되고 있으며, 그중 하나가 메인스위치의 속도를 향상시켜 효율적으로 차단하는 것이다. 선로에 사용되는 메인스위치는 소비전력을 줄이기 위해 일반적으로 기계식 스위치가 사용되나 경우에 따라선 전자식 스위치를 사용할 수 있다.Conventional DC breakers of the current zero point blocking method are relatively slow and have low breaking efficiency, so various methods have been tried, one of which is to increase the speed of the main switch to efficiently cut off. The main switch used in the line is generally a mechanical switch to reduce power consumption, but in some cases an electronic switch can be used.
하지만 기계식 스위치의 경우 작동시간이 비교적 느리고, 그로 인하여 일반적으로 신호를 보낸 시점보다 작동시간이 늦어져 더 많은 고장전류를 허용하게 되고, 이를 DC 차단기로 차단하기에 더 높은 용량의 소자를 사용해야 한다. 고장전류를 차단한 후에도 잔류 전류를 처리하지 않으면 송수신단에 영향을 미칠 수 있으므로 이를 관리하는 것도 하나의 문제가 된다.However, in the case of a mechanical switch, the operating time is relatively slow, and as a result, the operating time is generally delayed from the time when the signal is sent, allowing more fault current. Even after blocking the fault current, if the residual current is not processed, it may affect the transmitting/receiving terminal, so managing it is also a problem.
더 나아가 종래의 DC 차단기에서는 고장전류가 발생한 다음 이를 감지하고 메인 스위치를 작동시키게 되는데, 통상적으로 회로의 고장(단락,지락) 발생 시점과 고장전류의 발생 시점에는 소정의 시간차가 있게 된다. 비록 작은 시간의 차이라고 하더라도 메인 스위치 작동 시점의 차이에 의해서 차단 효과는 크게 달라질 수 있음에도, 종래의 DC 차단기에서는 고장전류의 발생을 감지하고 나서야 메인 스위치를 작동시킴으로써 고장전류 감소 효과가 반감하게 되었다. Furthermore, in the conventional DC circuit breaker, after a fault current is generated, it is sensed and the main switch is operated. Typically, there is a predetermined time difference between the occurrence time of a circuit failure (short circuit, ground fault) and the occurrence time of a fault current. Even if the difference in time is small, the blocking effect can be greatly changed by the difference in the operating time of the main switch. However, in the conventional DC circuit breaker, the fault current reduction effect is halved by activating the main switch only after detecting the occurrence of fault current.
본 발명은 DC 차단기를 작동시키는데 있어서, 고장 전류의 발생을 감지하는 대신 선로가 끊어지는 시점에 발생하게 되는 전류 또는 전압의 강하(drop)를 감지하여 이를 메인스위치 제어에 이용함으로써, 메인스위치 작동 시점을 앞당겨 고장 전류의 차단 효과를 높일 수 있는 고속 DC 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In operating the DC circuit breaker, instead of detecting the occurrence of a fault current, the present invention detects a current or voltage drop that occurs when a line is disconnected and uses it to control the main switch, thereby controlling the main switch at the time of operation. It is an object of the present invention to provide a high-speed DC circuit breaker capable of increasing the blocking effect of a fault current by advancing a fault current.
삭제delete
본 발명은 고속 동작이 가능한 고속 DC 차단기에 관한 것으로서, 송신단과 수신단을 연결하는 선로에 직렬로 설치되는 메인스위치; 및 상기 메인스위치가 설치된 상기 선로에 상기 메인스위치와 직렬로 연결되는 고장 검출 수단을 포함하되, 상기 고장 검출 수단은 전류 측정 수단을 포함하며, 측정된 전류의 값이 정상 전류에 비하여 50% 이하로 떨어졌을 경우 고장 발생으로 판단하고, 상기 메인스위치로 신호를 보내에 상기 선로를 차단하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 본 발명은 고속 동작이 가능한 고속 DC 차단기에 관한 것으로서, 송신단과 수신단을 연결하는 선로에 직렬로 설치되는 메인스위치; 및 상기 메인스위치가 설치된 상기 선로에 상기 메인스위치와 병렬로 연결되는 고장 검출 수단을 포함하되, 상기 고장 검출 수단은 전압 측정 수단을 포함하며, 측정된 전압의 값이 정상 상태였을 때 전압의 진폭(peak to peak)에 비하여 1.5배 이상 커졌을 경우 고장 발생으로 판단하고, 상기 메인스위치로 신호를 보내에 상기 선로를 차단하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
상기 메인 스위치는 기계식 스위치, 사이리스터 스위치, IGBT, IGCT, MOSFET, BJT 스위치 중에서 선택된 하나 이상의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a high-speed DC circuit breaker capable of high-speed operation, comprising: a main switch installed in series on a line connecting a transmitting end and a receiving end; and a fault detecting means connected in series with the main switch to the line where the main switch is installed, wherein the fault detecting means includes a current measuring means, and the value of the measured current is 50% or less compared to the normal current. When it falls, it is characterized in that it is determined that a failure has occurred and the line is cut off by sending a signal to the main switch.
Furthermore, the present invention relates to a high-speed DC circuit breaker capable of high-speed operation, comprising: a main switch installed in series on a line connecting a transmitting end and a receiving end; And a fault detecting means connected in parallel with the main switch to the line on which the main switch is installed, wherein the fault detecting means includes a voltage measuring means, and when the measured voltage value is in a normal state, the amplitude of the voltage ( peak to peak), it is determined that a failure has occurred and the line is cut off by sending a signal to the main switch.
The main switch is characterized in that it is made of one or more combinations selected from mechanical switches, thyristor switches, IGBTs, IGCTs, MOSFETs, and BJT switches.
삭제delete
삭제delete
고장전류의 발생을 감지하여 메인스위치를 작동시키는 종래의 DC 차단기와는 다르게, 본 발명에서는 회로의 고장(단락 또는 지락)으로 인하여 발생한 전류 또는 전압의 강하를 감지하여 메인스위치를 작동시킴으로써, 메인스위치 작동 시점을 앞당겨 고장전류가 선로에 악영향을 미치는 것을 비약적으로 줄일 수 있다. Unlike conventional DC breakers that operate the main switch by detecting the occurrence of a fault current, in the present invention, by detecting a drop in current or voltage caused by a circuit failure (short circuit or ground fault) and operating the main switch, the main switch By advancing the operation time, it is possible to drastically reduce the adverse effect of fault current on the line.
더 나아가, 종래의 DC 차단기와는 다르게 고장 전류의 발생을 기다리지 않고 선제적으로 메인 스위치를 작동시킴으로써, DC 차단기의 회로에 유입되는 고장전류의 크기를 줄일 수 있고, 이는 다시 DC 차단기에 사용되는 소자의 용량을 줄일 수 있게 됨으로써, DC 차단기의 제조 비용을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 화재와 같은 2차 피해를 막을 수 있다.Furthermore, unlike the conventional DC circuit breaker, by preemptively operating the main switch without waiting for the fault current to occur, the size of the fault current flowing into the circuit of the DC circuit breaker can be reduced, which is again an element used in the DC circuit breaker. By being able to reduce the capacity of the DC circuit breaker manufacturing cost can be lowered, as well as secondary damage such as fire can be prevented.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다양한 고장 상황에서의 적용이 가능함을 도식화한 개형도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인스위치의 직렬부에서 전류를 감지하고 신호를 보내는 과정과 시점에 대해 도식화와 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인스위치의 병렬부에서 전압을 감지하고 신호를 보내는 과정과 시점에 대해 도식화와 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 종래기술과 본 발명에 따른 고장 감지 후 신호처리 방식 비교한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따른 고장 전류의 양을 줄이는 방법을 도시한 것이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회로도와 해당 회로에 의한 기술적 효과를 나타낸 그래프이다. 1 is a schematic diagram illustrating that application in various failure situations according to an embodiment of the present invention is possible.
Figure 2 is a schematic diagram and graph for the process and time of sensing the current and sending the signal in the serial part of the main switch according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram and a graph showing the process and timing of detecting a voltage and sending a signal in a parallel part of a main switch according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart comparing the signal processing method after detecting a failure according to the prior art and the present invention.
5 illustrates a method of reducing the amount of fault current over time according to an embodiment of the present invention.
6 to 10 are circuit diagrams according to various embodiments of the present invention and graphs showing technical effects of the corresponding circuits.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, it should be noted that detailed descriptions of known functions and their configurations related to the present invention are omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법이 DC 차단기의 구체적 구성 또는 종류에 제한되지 않고 적용가능함을 보여주기 위하여 회로 부분을 도식화한 블록도이다. 본 발명의 경우 단락 및 지락되는 상황인 PTP fault(Short circuit)와 PTG fault(Detection of Earth Faults) 모두 이용될 수 있다. 실제 PTP fault와 PTG fualt 모두 선로가 끊어져서 단락 및 지락된 다음 고장 전류가 발생하기 전까지 시간 간격이 존재하므로, 전류 또는 전압 감지 수단에 의하여 이전의 전류 또는 전압의 강하((Drop)를 감지하고, 이를 이용하여 메인 스위치를 제어할 수 있다. 1 is a schematic block diagram of circuit parts to show that the circuit failure detection method according to the present invention is applicable without being limited to the specific configuration or type of DC circuit breaker. In the case of the present invention, both PTP fault (Short circuit) and PTG fault (Detection of Earth Faults), which are short circuit and ground fault conditions, can be used. In both the actual PTP fault and the PTG fualt, there is a time interval until the fault current occurs after a short circuit and ground fault due to a line break, so the current or voltage detection means detects the previous drop in current or voltage, You can use it to control the main switch.
도 2(a)는 고장 검출 수단으로서 전류 측정 수단을 사용하는 실시예로서, 메인스위치의 직렬부에서 전류 측정 수단에 의하여 전류 강하 시점을 감지하고 신호를 보내는 과정을 도식화한 도면이다. 메인스위치의 직렬부에서 전류 측정 수단은 전류를 측정하여 메인스위치나 다른 스위치 소자에 신호를 보낸다. 이때 전류를 측정하는 직렬 선로 어디에서 측정을 하여도 같은 특징을 나타내어 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 어렵지 않게 이해할 것이다. Figure 2 (a) is an embodiment of using a current measuring means as a failure detection means, a diagram illustrating a process of detecting the current drop point and sending a signal by the current measuring means in the serial part of the main switch. In the serial part of the main switch, the current measuring means measures the current and sends a signal to the main switch or other switch elements. At this time, those with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs will understand without difficulty that the same characteristics can be modified no matter where the measurement is made in the serial line for measuring the current.
도 2(b)는 전류 측정 수단에 의하여 측정된 시간에 따른 측정치를 도시한 것으로서, 3.0초 전까지 정상적인 전류가 흐르다가 3초 때 회로의 선로가 끊어진 경우를 상정한 것이다. 회로가 끊어진 순간에 전류 측정 수단에 의하여 측정되는 전류 값이 강하하였다가, 3.2초에 이르러서 단락 및 지락이 발생하여 높은 크기의 전류 스파크(고장 전류)가 발생한 것을 알 수 있다. 즉, 회로의 선로가 끊어지는 시점과 단락 또는 지락로 인한 고장 전류가 발생하는 시점까지는 시간차가 있게 되고, 고장 전류 발생 전까지는 전류 값이 0에 가깝게 수렴하는 순간이 존재하는데, 이는 도 2(b)에서 3.0 ~ 3.2초 구간에 해당한다. Figure 2 (b) shows the measured value according to the time measured by the current measuring means, assuming a case where a normal current flows until 3.0 seconds and then the line of the circuit is disconnected at 3 seconds. It can be seen that the current value measured by the current measurement means dropped at the moment the circuit was disconnected, and then, at 3.2 seconds, a short circuit and a ground fault occurred, resulting in a high-magnitude current spark (fault current). That is, there is a time difference between the point at which the line of the circuit is disconnected and the point at which a fault current due to a short circuit or ground fault occurs, and there is a moment when the current value converges close to 0 until the fault current occurs, which is shown in FIG. 2 (b). ) corresponds to the interval of 3.0 to 3.2 seconds.
종래의 DC 차단기에서는 이 단락 또는 지락 후 전류 스파크, 즉 고장전류를 감지하여 메인스위치에 신호를 보내 메인스위치를 제어하게 되나, 본 발명은 도 2(b)에서 3.0초 순간에 발생하는 전류 강하(Drop)을 감지하여 정상전류 대비 일정 수준(50% 이하) 이상의 전류 강하가 발생할 이를 미리 메인스위치와 기타 스위치에 신호를 보냄으로써 작동을 더 빠르게 할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명에 따르면 종래의 DC 차단기에 비해서 적어도 0.2초 이상 빠르게 메인스위치를 제어하게 되는 것이다. In the conventional DC circuit breaker, the current spark after this short circuit or ground fault, that is, the fault current is sensed and a signal is sent to the main switch to control the main switch, but the present invention drops the current that occurs at the moment of 3.0 seconds in FIG. 2 (b) ( Drop) and sends a signal to the main switch and other switches in advance when a current drop of more than a certain level (less than 50%) compared to the normal current occurs so that the operation can be made faster. That is, according to the present invention, the main switch is controlled at least 0.2 seconds faster than the conventional DC circuit breaker.
도 3(a)는 고장 검출 수단으로서 전류 측정 수단을 사용하는 실시예로서, 메인스위치의 병렬부에서 전압 측정 수단에 의하여 전압을 감지하고 신호를 보내는 과정을 도식화한 것이다. 메인스위치와 병렬로 연결된 선로에 설치된 전압 측정 수단에서 전압을 측정하여 메인스위치나 다른 스위치 소자에 신호를 보내게 된다. 이때 전압 측정 수단은 병렬 선로 어디에서 측정을 하여도 같은 특징을 나타내어 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 어렵지 않게 이해할 것이다. 3(a) is an embodiment in which a current measuring means is used as a failure detection means, and a process of detecting voltage and sending a signal by the voltage measuring means at the parallel part of the main switch is schematically illustrated. A voltage measuring means installed on a line connected in parallel with the main switch measures the voltage and sends a signal to the main switch or other switch elements. At this time, those with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs will easily understand that the voltage measuring means exhibits the same characteristics and can be modified no matter where it is measured in the parallel line.
도 3(b)는 3.0초 전까지 정상적인 전류가 흐르는 상황이였다가 3초 때 선로가 끊어진 경우를 상정한 것이다. 3.2초에 이르러서 단락 및 지락이 발생하여 높은 크기의 전류스파크가 발생한 상황에서 측정전압을 그래프로 나타낸 것이다. 회로의 선로가 끊어지는 시점과 이로 인하여 단락 또는 지락으로 인한 고장 전류가 발생하는 시점까지는 시간차가 있게 되고, 이는 도 3(b)에서 예 3.0 ~ 3.2초에 해당하게 된다. 일반적으로 종래의 기술은 이 단락 또는 지락 후 전류 스파크(고장 전류)를 감지하여 메인스위치에 신호를 보내게 되나 본 발명의 경우 약 3.0초에 발생하는 정상 전압의 진폭(peak to peak)에 비하여 1.5배 이상이 증가할 경우 이를 감지하여 미리 메인스위치와 기타 스위치에 신호를 보냄으로써 작동을 더 빠르게 할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명에 따르면 종래의 DC 차단기에 비해서 적어도 0.2초 이상 빠르게 메인스위치를 제어하게 되는 것이다.3(b) assumes a case in which a normal current flows until 3.0 seconds, and then the line is disconnected at 3 seconds. At 3.2 seconds, a short circuit and a ground fault occurred, and the measured voltage was graphed in a situation where a high-magnitude current spark occurred. There is a time difference between the point at which the line of the circuit is disconnected and the point at which a fault current due to a short circuit or ground fault occurs, which corresponds to examples 3.0 to 3.2 seconds in FIG. 3 (b). In general, the prior art detects a current spark (fault current) after this short circuit or ground fault and sends a signal to the main switch, but in the case of the present invention, compared to the normal voltage amplitude (peak to peak) that occurs in about 3.0 seconds, 1.5 If it increases more than twice, it detects it and sends a signal to the main switch and other switches in advance so that they can operate faster. That is, according to the present invention, the main switch is controlled at least 0.2 seconds faster than the conventional DC circuit breaker.
이때 도 2 및 3의 메인스위치는 본 기술에 하나의 예시로 포괄적인 스위치 기호를 사용하여 도시하였으나, 이는 기계식 스위치, 사이리스터 스위치, IGBT, IGCT, MOSFET, BJT들이 이용될 수 있음은 통상의 기술자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다. At this time, the main switch of FIGS. 2 and 3 is shown using a comprehensive switch symbol as an example in this technology, but it is known to those skilled in the art that mechanical switches, thyristor switches, IGBTs, IGCTs, MOSFETs, and BJTs can be used. You will understand easily.
도 4는 종래 기술에 따른 신호 처리 방식과 본 발명에 따른 신호 처리 방식을 비교한 것이다. 종래 기술의 경우 메인 선로단 또는 타단의 전기량을 계측한 후 이를 단락 및 지락의 상황에서 측정값이 정상상태인지를 판단하고, 이와 같은 파라미터의 크기가 일정 시간 이상 지속될 경우 고장으로 판단하여 메인스위치에 신호를 보낸다. 고장전류의 발생을 감지하는 것이므로, 측정된 전류의 값이 미리 설정된 정상전류 값 이상으로 커지고, 이러한 상태가 일정 시간 지속됨을 확인한 다음에야 고장으로 판단하게 된다. 4 is a comparison between a signal processing method according to the prior art and a signal processing method according to the present invention. In the case of the prior art, after measuring the amount of electricity at the main line end or the other end, it is determined whether the measured value is in a normal state in a short circuit or ground fault situation, and if the magnitude of this parameter continues for a certain period of time or longer, it is judged to be a failure and the main switch is switched on. Send a signal. Since the occurrence of a fault current is sensed, it is determined as a fault only after confirming that the value of the measured current is greater than the preset normal current value and that this state continues for a certain period of time.
반면에 본 발명은 선로의 전기량을 계측하여 선로가 끊어짐과 동시에 발생하는 전류 강하(Drop) 측정값이 정상상태에서 일정수준 이하(바람직하게는 50% 이하) 또는 전압 강하(Drop) 측정값이 정상상태에서 일정수준 이하(바람직하게 정상 전압의 진폭(peak to peak)에 비하여 1.5배 이상이 증가)일 경우 이를 감지하여 바로 메인스위치에 신호를 보낸다. 이로 하여금 신호를 보내는 과정을 단순화 하고, 선로가 끊기는 순간과 고장 전류 발생 사이에 존재하는 0.1~0.3초에 이르는 시간 지연 없이신호를 보냄으로써, 종래 기술과 동일한 성능의 메인 스위치 및 기타 스위치 소자를 사용하는 경우에도 작동시간을 비약적으로 줄이고, 그로 인한 고장 전류의 발생량도 현저하게 감소시킬 수 있다. On the other hand, the present invention measures the amount of electricity in the line so that the current drop measurement value that occurs at the same time as the line is disconnected is below a certain level (preferably 50% or less) or the voltage drop measurement value is normal in the normal state. When it is below a certain level (preferably increased by 1.5 times or more compared to the peak to peak) in the state, it is detected and a signal is sent to the main switch immediately. This simplifies the process of sending a signal, and sends a signal without a time delay of 0.1 to 0.3 seconds that exists between the moment the line is disconnected and the occurrence of the fault current, using the main switch and other switch elements with the same performance as the prior art. Even in this case, the operating time can be drastically reduced, and the resulting fault current can be significantly reduced.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 고장 전류의 양을 줄이는 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 고장전류 자체를 감지하는 종래의 DC 차단기와는 다르게, 본 발명에서는 선로가 끊어짐과 동시에 발생하는 전류 강하(Drop)를 감지하여 신호를 메인스위치로 보내면, 전술하였듯이 0.1초 가까이 더 빠르게 메인스위치에 신호를 보낼 수 있고, 회로 내로 유입되는 전류를 크게 감소시킬 수 있다. 5 schematically illustrates a process of reducing the amount of fault current according to an embodiment of the present invention. Unlike the conventional DC circuit breaker that detects the fault current itself, in the present invention, when a signal is sent to the main switch by detecting a current drop that occurs simultaneously with the line being cut, the signal is sent to the main switch faster by nearly 0.1 second as described above. can be sent, and the current flowing into the circuit can be greatly reduced.
이는 기계식 스위치의 한계인 느린 반응 속도의 단점을 획기적으로 개선할 수 있음을 의미하고, 또한 고장 전류의 크기를 비약적으로 줄임으로써 더 효율적으로 고장 전류를 차단할 수 있음을 의미한다. 또한, 고장 전류의 크기를 줄임으로서 DC 차단기의 소자의 허용 크기를 낮출 수 있어 경제적이며, 송수신단에 미치는 악영향을 줄임으로써 화재와 같은 2차 피해를 줄일 수 있다.This means that the disadvantage of slow response speed, which is a limitation of mechanical switches, can be dramatically improved, and also means that fault current can be cut off more efficiently by dramatically reducing the magnitude of fault current. In addition, by reducing the size of the fault current, it is economical to lower the allowable size of the element of the DC circuit breaker, and secondary damage such as fire can be reduced by reducing the adverse effect on the transmitting and receiving end.
도 6은 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 구체적인 DC 차단기에 적용한 제1 실시예와 차단 효과를 도시한 것이다. 도 6(a)는 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 적용한 DC 차단기의 회로이고, 도 6(b)는 도 6(a)의 회로를 기반으로 메인스위치를 작동시켰을 때 시간에 따른 전류의 측정값을 도시한 것이다. 종래 기술과 비교하여 본 발명의 ZCT(zero crossing time)는 5.87ms 단축되고, 그로 인하여 DC 차단기가 약 90% 빠르게 작동하여 효율이 개선된 것을 확인할 수 있다. 또한, 고장 전류 크기 또한 기존 약 5.5kA 대비 정상전류 수준으로 비약적으로 줄어듦으로써 송수신단에 미치는 영향을 최소로 할 수 있다.6 shows a first embodiment and a blocking effect in which the circuit failure detection method according to the present invention is applied to a specific DC circuit breaker. Figure 6 (a) is a circuit of a DC circuit breaker to which the circuit failure detection method according to the present invention is applied, and Figure 6 (b) is the measurement of current over time when the main switch is operated based on the circuit of Figure 6 (a) value is shown. Compared to the prior art, the zero crossing time (ZCT) of the present invention is shortened by 5.87 ms, and as a result, it can be seen that the DC circuit breaker operates about 90% faster and the efficiency is improved. In addition, the size of the fault current is also drastically reduced to a normal current level compared to the existing about 5.5 kA, so that the effect on the transmitting and receiving terminal can be minimized.
도 7은 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 구체적인 DC 차단기에 적용한 제2 실시예와 차단 효과를 도시한 것이다. 도 7(a)는 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 적용한 DC 차단기의 회로이고, 도 7(b)는 도 7(a)의 회로를 기반으로 메인스위치를 작동시켰을 때 시간에 따른 전류의 측정값을 도시한 것이다. 종래 기술과 비교하여 본 발명의 ZCT(zero crossing time)는 8.36ms 단축되고, 그로인하여 DC 차단기는 약 96% 빠르게 작동하여 효율이 개선된 것을 확인할 수 있다. 또한, 전류 크기 또한 기존 약 3.5kA 대비 정상전류 수준으로 비약적으로 줄어듦으로써 송수신단에 미치는 영향을 최소로 할 수 있음을 확인하였다. 7 shows a second embodiment and a blocking effect in which the circuit failure detection method according to the present invention is applied to a specific DC circuit breaker. Figure 7 (a) is a circuit of a DC circuit breaker to which the circuit failure detection method according to the present invention is applied, and Figure 7 (b) is the measurement of current over time when the main switch is operated based on the circuit of Figure 7 (a) value is shown. Compared to the prior art, the zero crossing time (ZCT) of the present invention is shortened by 8.36 ms, and as a result, the DC circuit breaker operates about 96% faster, confirming that the efficiency is improved. In addition, it was confirmed that the effect on the transmitting/receiving terminal can be minimized by drastically reducing the current size to a normal current level compared to the existing about 3.5kA.
도 8은 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 구체적인 DC 차단기에 적용한 제3 실시예와 차단 효과를 도시한 것이다. 도 8(a)는 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 적용한 DC 차단기의 회로이고, 도 8(b)는 도 8(a)의 회로를 기반으로 메인스위치를 작동시켰을 때 시간에 따른 전류의 측정값을 도시한 것이다. 종래 기술과 비교하여 본 발명의 ZCT(zero crossing time)는 8.26ms 단축되고, 그로 인하여 DC 차단기는 약 96% 빠르게 작동하여 효율이 개선된 것을 확인할 수 있다. 또한, 전류 크기 기존 약 3.5kA 대비 정상전류 수준으로 비약적으로 줄어듦으로써 송수신단에 미치는 영향을 최소로 할 수 있다.8 shows a third embodiment and a blocking effect in which the circuit failure detection method according to the present invention is applied to a specific DC circuit breaker. Figure 8 (a) is a circuit of a DC circuit breaker to which the circuit failure detection method according to the present invention is applied, and Figure 8 (b) is the measurement of current over time when the main switch is operated based on the circuit of Figure 8 (a) value is shown. Compared to the prior art, the zero crossing time (ZCT) of the present invention is shortened by 8.26 ms, and as a result, the DC circuit breaker operates about 96% faster, confirming that the efficiency is improved. In addition, the current size is drastically reduced to a normal current level compared to the existing about 3.5kA, so that the effect on the transmitting and receiving end can be minimized.
도 9는 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 구체적인 DC 차단기에 적용한 제4 실시예와 차단 효과를 도시한 것이다. 도 9(a)는 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 적용한 DC 차단기의 회로이고, 도 9(b)는 도 9(a)의 회로를 기반으로 메인스위치를 작동시켰을 때 시간에 따른 전류의 측정값을 도시한 것이다. 종래 기술과 비교하여 본 발명의 ZCT(zero crossing time)는 4.32ms 단축되고, 그로 인하여 DC 차단기는 약 90% 빠르게 작동하여 효율이 개선된 것을 확인할 수 있다. 또한, 전류 크기 기존 약 9.5kA 대비 정상전류 수준으로 비약적으로 줄어듦으로써 송수신단에 미치는 영향을 최소로 할 수 있다.9 shows a fourth embodiment and a blocking effect in which the circuit failure detection method according to the present invention is applied to a specific DC circuit breaker. Figure 9 (a) is a circuit of a DC circuit breaker to which the circuit failure detection method according to the present invention is applied, and Figure 9 (b) is the measurement of current over time when the main switch is operated based on the circuit of Figure 9 (a) value is shown. Compared to the prior art, the zero crossing time (ZCT) of the present invention is shortened by 4.32 ms, and as a result, the DC circuit breaker operates about 90% faster, confirming that the efficiency is improved. In addition, the current size is drastically reduced to a normal current level compared to the existing about 9.5kA, so that the effect on the transmitting and receiving terminal can be minimized.
도 10은 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 구체적인 DC 차단기에 적용한 제5 실시예와 차단 효과를 도시한 것이다. 도 10(a)는 본 발명에 따른 회로 고장 검출 방법을 적용한 DC 차단기의 회로이고, 도 10(b)는 도 10(a)의 회로를 기반으로 메인스위치를 작동시켰을 때 시간에 따른 전류의 측정값을 도시한 것이다. 제5 실시예의 DC 차단기의 경우 전류영점 생성방식의 DC 차단기는 아니지만 해당 static switch 차단방식의 DC 차단기의 경우에도 적용할 수 있음을 나타낸다. 오른쪽 그림에서 메인 스위치 전류의 경우 급격한 전류 강하(Drop)가 발생하는데 이 시점에 메인스위치에 신호를 보낼 경우 더욱 효율적으로 전류를 차단할 수 있다. 이와 같은 과정은 병렬에서 측정한 전압에 대해서도 동일하게 작동할 수 있다.10 shows a fifth embodiment and a blocking effect in which the circuit failure detection method according to the present invention is applied to a specific DC circuit breaker. Figure 10 (a) is a circuit of a DC circuit breaker to which the circuit failure detection method according to the present invention is applied, and Figure 10 (b) is the measurement of current over time when the main switch is operated based on the circuit of Figure 10 (a) value is shown. In the case of the DC circuit breaker of the fifth embodiment, it is not a DC circuit breaker of the current zero generation method, but it can be applied to a DC circuit breaker of the corresponding static switch blocking method. In the right figure, a rapid current drop occurs in the case of the main switch current, and if a signal is sent to the main switch at this point, the current can be cut off more efficiently. This same process can work equally well for voltages measured in parallel.
이상 도 6 ~ 10에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 본 제안 기술은 전류영점 생성방식 뿐만 아니라 static switch 차단방식의 DC 차단기 모두 적용할 수 있으므로 이에 모두 적용될 수 있다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라 특허 청구 범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through representative embodiments in FIGS. 6 to 10, those skilled in the art may make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. You will understand that this is possible. This proposed technology can be applied to both DC circuit breakers of the static switch blocking method as well as the current zero point generation method. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, but should be defined by all changes or modifications derived from the scope of the claims and equivalent concepts as well as the claims to be described later.
Claims (6)
송신단과 수신단을 연결하는 선로에 직렬로 설치되는 메인스위치; 및
상기 메인스위치가 설치된 상기 선로에 상기 메인스위치와 직렬로 연결되는 고장 검출 수단을 포함하되,
상기 고장 검출 수단은 전류 측정 수단을 포함하며, 측정된 전류의 값이 정상 전류에 비하여 50% 이하로 떨어졌을 경우 고장 발생으로 판단하고, 상기 메인스위치로 신호를 보내에 상기 선로를 차단하는 것을 특징으로 하는, 고속 DC 차단기.
It relates to a high-speed DC circuit breaker capable of high-speed operation,
A main switch installed in series on a line connecting a transmitting end and a receiving end; and
Including a failure detection means connected in series with the main switch to the line on which the main switch is installed,
The fault detecting means includes a current measuring means, and when the value of the measured current drops below 50% compared to the normal current, it is determined that a fault has occurred, and a signal is sent to the main switch to cut off the line. , a high-speed DC circuit breaker.
송신단과 수신단을 연결하는 선로에 직렬로 설치되는 메인스위치; 및
상기 메인스위치가 설치된 상기 선로에 상기 메인스위치와 병렬로 연결되는 고장 검출 수단을 포함하되,
상기 고장 검출 수단은 전압 측정 수단을 포함하며, 측정된 전압의 값이 정상 상태였을 때 전압의 진폭(peak to peak)에 비하여 1.5배 이상 커졌을 경우 고장 발생으로 판단하고, 상기 메인스위치로 신호를 보내에 상기 선로를 차단하는 것을 특징으로 하는 고속 DC 차단기.
It relates to a high-speed DC circuit breaker capable of high-speed operation,
A main switch installed in series on a line connecting a transmitting end and a receiving end; and
Including a failure detection means connected in parallel with the main switch to the line on which the main switch is installed,
The fault detecting means includes a voltage measuring means, and when the value of the measured voltage is greater than 1.5 times greater than the peak to peak of the voltage in a normal state, it is determined that a fault has occurred and a signal is sent to the main switch. A high-speed DC circuit breaker characterized in that for blocking the line in.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200150334A KR102512645B1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | High Speed DC Circuit Breaker |
| PCT/KR2021/001794 WO2022102874A1 (en) | 2020-11-11 | 2021-02-10 | High-speed dc circuit-breaker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200150334A KR102512645B1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | High Speed DC Circuit Breaker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220064144A KR20220064144A (en) | 2022-05-18 |
| KR102512645B1 true KR102512645B1 (en) | 2023-03-22 |
Family
ID=81601460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200150334A Active KR102512645B1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | High Speed DC Circuit Breaker |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102512645B1 (en) |
| WO (1) | WO2022102874A1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190372333A1 (en) * | 2017-02-16 | 2019-12-05 | Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg | Electronic circuit-breaker for a load that can be connected to a low voltage dc-voltage network |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3049108B2 (en) * | 1991-01-29 | 2000-06-05 | 新電元工業株式会社 | Switching type DC stabilized power supply |
| US9178349B2 (en) * | 2013-09-11 | 2015-11-03 | General Electric Company | Method and system for architecture, control, and protection systems of modular stacked direct current subsea power system |
| KR101796127B1 (en) | 2015-12-04 | 2017-11-13 | (주)태선에너지 | Improved two-way dc current circuit breaker |
| KR101959616B1 (en) | 2017-02-20 | 2019-03-18 | 전남대학교산학협력단 | Two-way DC Circuit Breaker |
| CN206619906U (en) * | 2017-03-21 | 2017-11-07 | 许继集团有限公司 | A kind of dc circuit breaker |
| KR102164984B1 (en) | 2019-01-29 | 2020-10-13 | 전남대학교산학협력단 | Two-way DC Circuit Breaker |
| KR102164975B1 (en) | 2019-01-29 | 2020-10-13 | 전남대학교산학협력단 | Two-way DC Circuit Breaker |
| KR102153692B1 (en) * | 2019-02-26 | 2020-09-09 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Apparatus and method for suppltying direct current in a electronic device |
-
2020
- 2020-11-11 KR KR1020200150334A patent/KR102512645B1/en active Active
-
2021
- 2021-02-10 WO PCT/KR2021/001794 patent/WO2022102874A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190372333A1 (en) * | 2017-02-16 | 2019-12-05 | Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg | Electronic circuit-breaker for a load that can be connected to a low voltage dc-voltage network |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022102874A1 (en) | 2022-05-19 |
| KR20220064144A (en) | 2022-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102656656B (en) | An HVDC breaker and control apparatus for controlling an HVDC breaker | |
| CN102959818B (en) | HVDC switchyard and HVDC switchyard system | |
| EP2601663B1 (en) | Circuit breaker | |
| CN111293010B (en) | Circuit breaker | |
| CN107005045B (en) | High voltage direct current circuit breaker | |
| EP2254134A1 (en) | High voltage DC power distribution system comprising a hybrid contactor and controlling arc energy | |
| JP2007157700A (en) | Power circuit protection device using superconductor | |
| CN218272649U (en) | LCDI circuit and power line circuit | |
| EP3363086B1 (en) | Semiconductor circuit interruption devices using current filtering to improve device coordination | |
| EP3896811B1 (en) | Contactor control device and power supply system | |
| WO2024186410A1 (en) | Dc solid-state circuit breaker with a solid-state aided airgap that provides a fail-safe mechanism | |
| CN110520956A (en) | High voltage direct current disconnecting device | |
| CN110071475B (en) | Reclosing method and reclosing device | |
| CN111817268A (en) | Fault handling method, fault handling device and direct current transmission system | |
| US20090213509A1 (en) | System and method for mitigating an electrical arc fault | |
| KR102033678B1 (en) | DC power source cutoff control apparatus | |
| KR102512645B1 (en) | High Speed DC Circuit Breaker | |
| CN102646966A (en) | A method for handling three-phase faults of distribution lines | |
| JP2021034124A (en) | DC current switchgear | |
| CN1375901A (en) | Automatic switch control for selected phases only | |
| CN108963987B (en) | Hybrid operation control method for fault current limiting device in DC grid | |
| CN102761096A (en) | Undervoltage-overvoltage protection device and method | |
| CN219477583U (en) | Zero-loss depth current limiting device | |
| KR102450086B1 (en) | Multi-circuit DC blocking system | |
| US8207636B2 (en) | Power control interrupt management |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
| T11-X000 | Administrative time limit extension requested |
St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000 |
|
| E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701 |
|
| PR0701 | Registration of establishment |
St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701 |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002 Fee payment year number: 1 |
|
| P14-X000 | Amendment of ip right document requested |
St.27 status event code: A-5-5-P10-P14-nap-X000 |
|
| P16-X000 | Ip right document amended |
St.27 status event code: A-5-5-P10-P16-nap-X000 |
|
| PG1601 | Publication of registration |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601 |
|
| Q16-X000 | A copy of ip right certificate issued |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q16-nap-X000 |